[發(fā)明專利]具有低漏電流和高熱傳導(dǎo)性的多層基板及其相關(guān)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010236171.6
• 申請日: 2010-07-21
• 公開（公告）號: CN101964336A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋健民;甘明吉;胡紹中
• 申請（專利權(quán)）人: 宋健民
• 主分類號: H01L23/498
• 分類號: H01L23/498;H01L23/373;H01L21/48;H01L33/48;H01L33/62;H01L33/64;H05K1/03
• 代理公司: 北京戈程知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;靳強(qiáng)

優(yōu)先權(quán)

本申請案主張2009年7月23日申請的美國第61/228,020號臨時(shí)專利申請案的權(quán)利，該臨時(shí)專利申請案整合于本案中以作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子基板及其相關(guān)制造方法。因此，本發(fā)明涉及電子科學(xué)及材料科學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在許多已發(fā)展國家中，對大部分居民而言電子裝置為其生活的必需品，對電子裝置的使用及依賴日益增加，產(chǎn)生了對更小且更快的電子裝置的需求，隨著電子電路速度增加且尺寸減小，這些裝置的散熱卻成為問題。

電子裝置一般包含具有整體連接電子組件的印刷電路板，這些組件使電子裝置具有總體的功能性，這些電子組件，例如處理器、晶體管、電阻器、電容器、發(fā)光二極管(LED)等在工作時(shí)會產(chǎn)生大量的熱，隨著熱量的累積，會引起與這些電子組件相關(guān)聯(lián)的各種熱問題，大量的熱不但會影響電子裝置的可靠度，甚至可能使電子裝置失效，例如，累積在電子組件內(nèi)部的熱及在印刷電路板的表面的熱可燒壞元件或引起短路，而使裝置故障，因此，熱量的累積最終會影響電子裝置的功能壽命，此問題對于具有高功率及高電流需求的電子組件，以及對于支撐這些電子組件的印刷電路板尤其重要。

已知技術(shù)采用例如風(fēng)扇、散熱片、電熱致冷晶片(Peltier)及液體冷卻等各種裝置，以減少電子裝置中熱量的累積，但隨著運(yùn)轉(zhuǎn)速度加快及功率消耗增多，引起熱量累積隨之增加，這些散熱裝置的尺寸通常必須增加，以便發(fā)揮功效，而且也可能需要電力來驅(qū)動(dòng)操作，舉例而言，必須增加風(fēng)扇尺寸及速度以增加氣流，加大散熱片尺寸以增加熱容及表面積，然而，因響應(yīng)較小電子裝置的需求，不僅不適合使用尺寸較大的這些散熱裝置，而且可能需要更小尺寸的散熱裝置。

其他做法是利用導(dǎo)熱材料作為用于電子裝置的基板，雖然導(dǎo)熱材料可改進(jìn)一些裝置的熱處理問題，但這些導(dǎo)電材料通常也具有導(dǎo)電性，因此使用電絕緣層來試著阻止電子組件與導(dǎo)電基板之間的漏電流，但由于電絕緣材料通常具有較低熱傳導(dǎo)性質(zhì)，使得此方法無法適用，同樣的道理，當(dāng)絕緣材料做到薄以具有熱傳導(dǎo)性質(zhì)時(shí)，又無法提供良好的電絕緣特性，進(jìn)而引起基板與電子組件之間的漏電流，尤其在基板上具有缺陷或外來雜質(zhì)的區(qū)域中更容易發(fā)生。

因此，適當(dāng)散熱電子裝置的方法及相關(guān)裝置不斷地被研究，同時(shí)也需將散熱裝置在電子裝置上的漏電流減到最小。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明提供具有低漏電流及高熱傳導(dǎo)性質(zhì)的電子基板，以及其相關(guān)方法，舉例而言，在一方面中，一種具有良好熱傳導(dǎo)性質(zhì)及介電特性的多層基板可包括：一具有一工作表面的金屬層或金屬板，該工作表面具有一大于約0.1微米的局部平坦度(平均粗糙度，Ra)；一涂布于該金屬層工作表面上的介電層；及一沉積于該介電層上的導(dǎo)熱絕緣層，其中該多層基板在該金屬層與該導(dǎo)熱絕緣層之間橫跨整個(gè)工作表面，具有一至少10⁷歐姆的最小電阻率，另外，盡管有多種金屬基板可被使用，但在一方面中，該金屬層包括一選鋁、銅及其組合中的材料。

介電層及導(dǎo)熱絕緣層的厚度可為達(dá)到低漏電流且具有高熱傳導(dǎo)性質(zhì)的任何適當(dāng)厚度，然而，在一方面中，介電層具有小于工作表面的局部平坦度的厚度，在另一方面中，導(dǎo)熱絕緣層具有小于工作表面的局部平坦度的厚度，又在另一方面中，導(dǎo)熱絕緣層及介電層的加總厚度大于工作表面的局部平坦度。

此外，有許多材料可作為介電層的構(gòu)造，舉例而言，在一方面中，介電層可包括氧化物、氮化物、碳化物或其組合，作為一特定實(shí)施例，介電層可包括氧化鋁(Al₂O₃)、氮化鋁(AlN)、碳化鈦(TiC)或其組合，在另一特定實(shí)施例中，該金屬層為鋁，且將該金屬層一部分氧化而成的氧化鋁以形成該介電層。

類似地，有許多種料可被用作為導(dǎo)熱絕緣層的構(gòu)造，應(yīng)注意，任何材料若具有優(yōu)于介電層熱傳導(dǎo)性質(zhì)，同時(shí)可提供介電層與其上任何電子組件之間的電絕緣，應(yīng)視為在本發(fā)明范疇內(nèi)，然而，在一方面中，導(dǎo)熱絕緣層可包括類鉆碳、氮化鋁、氮化硼(BN)或其組合，在一特定方面中，導(dǎo)熱絕緣層為類鉆碳，在另一特定方面中，類鉆碳層大致上以sp³組態(tài)鍵結(jié)，在又一特定方面中，類鉆碳層大致上以氫封端(Hydrogen?Terminated)，在又一特定方面中，類鉆碳層大致上以sp³組態(tài)鍵結(jié)且大致上以氫封端。